桃DRO1基因的克隆及逆境响应分析

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桃是一种具有较高经济价值的果树,我国桃的种植面积和产量均居世界第一。然而,土壤中缺氧、盐胁迫等逆境严重影响了桃树的正常生长,限制了桃产业的发展。根系是最先感受和响应土壤逆境的器官,而根系结构与抗逆能力存在密切关系。目前,关于调控桃树根系结构基因对土壤逆境响应的研究鲜见报道,极大程度限制了桃树抗逆研究的进展。DRO1基因是一种植物根系结构基因,具有扩大根系生长角度、促进深根的作用。桃基因组数据库显示,DRO1有两个可变剪接转录本,经过生物信息学分析推测PpDRO1-1在抗逆方面具有一定的潜力。因此,开展根系结构基因与逆境的相关研究对果树生产具有重要的理论与实践意义。本研究以普通毛桃实生苗为试验材料,以桃深根基因PpDRO1-1为主要研究对象,通过生理及分子生物学手段,分析PpDRO1-1在桃树中的功能,探索PpDRO1-1对缺氧和盐胁迫等逆境及不同激素的响应情况。主要研究结果如下:
  1.克隆了桃DRO1两个转录本PpDRO1-1和PpDRO1-2,基因的CDS全长分别为807bp和615bp,分别编码268个和204个氨基酸;通过分析比较DRO1基因在桃树中的两个转录本之间的差异,发现PpDRO1-2的氨基酸序列几乎全部包含于PpDRO1-1中;构建桃树DRO1两个转录本编码蛋白的亚细胞定位载体,通过瞬时表达转入本氏烟草中,激光共聚焦显微镜发现PpDRO1-1和PpDRO1-2均定位于细胞核和细胞膜。
  2.构建了桃DRO1两个转录本的过表达载体,通过农杆菌介导转化到野生型本氏烟草中,通过PCR检测获得了过表达的转基因阳性植株;与野生型相比,PpDRO1-1转基因阳性植株出现了明显的叶片卷曲、无明显主根、侧根发达的表型,而PpDRO1-2转基因阳性植株未见明显的表型变化。
  3.利用桃苗水培体系探究缺氧胁迫和盐胁迫以及外源激素处理在48h内对PpDRO1-1的表达影响,发现PpDRO1-1表达量在缺氧胁迫、盐胁迫、6-苄氨基嘌呤、茉莉酸甲酯处理下均呈现上调趋势,但上调幅度及时间有所不同;而在脱落酸处理下PpDRO1-1表达量始终处于下调状态。
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